"Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic."
-Arthur C. Clarke-
A tudomány és technika bonyolultságát hangoztatva többször emlegettük már, hogy a mai modern időkben az ember már akkor szerencsésnek és sikeresnek mondhatja magát ezeken a területeken, ha hozzájárult egy apró kis csavar tökéletesítéséhez az egész szerkezetben… Egyszerűen elképzelhetetlen, hogy valaki egymaga képes lenne korszakalkotóan újat létrehozni, vagy egy teljesen új berendezést a 0-ról kifejleszteni. Hosszú évek megfeszített munkája szükségeltetik ahhoz, hogy akár 1%-ot faragjanak valaminek a hatékonyságán, vagy egyetlen centet lecsípjenek a már amúgy is kihegyezett előállítási költségeken. Olyan összetevőkre kell figyelni, és olyan részletekig kell lemenni, hogy nem túlzás azt állítani: az utolsó szeglet, illesztés, anyacsavar is jelentőséggel bír, tudatos tervezés és gondos analízis eredményeként került a helyére! A mai tanszéki szemináriumon egy olyan példát mutattak be a fenti tézisre, amelyet feltétlen meg kell osztanom az olvasókkal, mert elámultam mind a gondolaton, mind a következtetésen!
Ahogy arról már korábban esett szó, a belső égésű motorok fejlesztése során óriási hangsúlyt fektetnek az égés minőségének javítására, ami nem csak a hatásfok növekedéséhez, de a káros anyag kibocsátás csökkentéséhez is vezet. Dízel motorok esetében a levegő beszívása után, a hengerben történik meg az üzemanyag befecskendezése. A keveredésre így igen rövid idő áll rendelkezésre, ezért kívánatos a megfelelően turbulens áramlás létrehozása a befecskendezés előtt. Ennek érdekében a dugattyú feje nem lapos kialakítású mint a technic LEGO modellekben, hanem kis mélyedés helyezkedik el középen. A mélyedés geometriája változatos lehet, célja pedig az, hogy a dugattyú felfele mozgása során a levegőt bekényszerítse ebbe a kis üregbe, ami befelé történő, örvénylő áramlást eredményez.
A motorban rengeteg különféle veszteség lép fel, köztük a hőveszteség a falon. Az égés során felszabadult energia részben a fémszerkezetet melegíti, az erre fordított értékes kalóriák pedig mind elvesznek a meghajtás szempontjából. Valakinek a Toyotánál ennek apropóján megfordult a fejében, hogy megmérje a különböző pontokon fellépő hőveszteséget. Ehhez a dugattyú különböző részein apró szenzorokat építettek be – ez már önmagában nem kis feladat -, melyek számot adtak a hőmérsékletről, ebből pedig számolhatóvá vált a veszteség. A mérési eredmények azt mutatták, hogy a kis bemélyedés kezdeténél, annak felső, derékszögű sarkánál távozik el a legtöbb energia az égéstérből. Ezt szemléletesen talán az magyarázhatja, hogy a bekényszerített levegő „nem tud derékszögben fordulni”, ezért létrejön egy leválási buborék, ahol a megrekedő meleg keverék rengeteg hőt ad le a falnak, mert nem tud eláramlani. Elkezdték tehát alakítani a geometriát, és numerikus modelleket is készítettek. (Egy ilyen kutatás természetesen nem 1 hónapot, hanem éveket igényel, magának a hiteles modellnek a felállítása egy önálló PhD témaként is megállhatja a helyét.) Az alábbi ábrán több kialakítás keresztmetszetét láthatjuk:
Hangsúlyozzuk, hogy milliméteres nagyságrendű változtatásokról beszélünk. A tervezés során eljutottak a legalsó verzióig, ahol szépen lemetszették az éles éleket. Az eredmény megdöbbentő… az egybevágó mérések és számítások azt mutatták, hogy nem csak sikerült csökkenteni a hőveszteséget, de egyenesen – dobpergés… - 5%-al sikerült lefaragni a fogyasztásból. Csak Öveges professzort tudjuk idézni:
Hát nem csudálatos, gyerekek???
A mai árak mellett egész szemléletesen forintosítható ez az érték, hiszen literenként 20 Ft-ról beszélünk…
A fenti példa csak egy a rengeteg motorokhoz kapcsolódó döbbenetesen ötletes megoldásból és kutatásból. A technika ördöge valóban a részletekben rejlik!
Az írás alapjául és a második ábra forrásául az alábbi cikk szolgált:
Cooling Loss Reduction of Highly Dispersed Spray Combustion with Restricted In-Cylinder Swirl and Squish Flow in Diesel Engine - Masaaki Kono, Masatoshi Basaki and Masaharu Ito – SAE International, 2012-01-0689
